(57)【要約】      （修正有）【課題】構造が簡略化され、組み立てが簡単で、放熱効果が大きい放熱機能付きパワー制御器を提供する。【解決手段】制御基板１０と、複数のパワー素子１２と、少なくとも１つの放熱基板１４とを備える。複数のパワー素子は、制御基板上に間隔を隔てて設置され、かつこれらのパワー素子は、スルーホール挿入実装技術または表面実装技術により制御基板と電気的な接続を形成しており、放熱基板は、制御基板上に被覆されており、かつこれらのパワー素子は、制御基板と放熱基板との間に位置しており、放熱基板を介してこれらのパワー素子の作動時に発生する熱エネルギーを迅速に取り除き、これらのパワー素子の正常作動温度を維持する。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
制御基板と、前記制御基板上に間隔を隔てて設置された複数のパワー素子と、前記制御基板上に被覆された少なくとも１つの放熱基板とを備える放熱機能付きパワー制御器であって、
前記複数のパワー素子は、前記制御基板と電気的に接続されており、
前記複数のパワー素子は、前記制御基板と当該放熱基板との間に位置していることを特徴とする、放熱機能付きパワー制御器。
【請求項２】
当該パワー素子は、スルーホール挿入実装技術（ＴＨＴ）または表面実装技術（ＳＭＴ）により前記制御基板上に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の放熱機能付きパワー制御器。
【請求項３】
前記制御基板の中心位置にさらに開孔が設けられ、前記複数のパワー素子は、前記開孔の周辺を間隔を隔てて囲続するように設置されることを特徴とする、請求項１に記載の放熱機能付きパワー制御器。
【請求項４】
当該放熱基板の個数が２個である場合、それぞれが前記制御基板の対向両側面に設置されることを特徴とする、請求項１に記載の放熱機能付きパワー制御器。
【請求項５】
当該放熱基板は、アルミニウム基板、アルミニウム合金基板、銅基板及びセラミック基板のいずれか１つであることを特徴とする、請求項１に記載の放熱機能付きパワー制御器。
【請求項６】
当該放熱基板の面積は前記制御基板の面積よりも大きく、当該放熱基板は前記制御基板上に被覆されていることを特徴とする、請求項１に記載の放熱機能付きパワー制御器。
【請求項７】
当該放熱基板は、複数の孔部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の放熱機能付きパワー制御器。
【請求項８】
前記制御基板は、制御電気回路板であることを特徴とする、請求項１に記載の放熱機能付きパワー制御器。
【請求項９】
当該パワー素子は、トランジスタであることを特徴とする、請求項１に記載の放熱機能付きパワー制御器。
【請求項１０】
前記トランジスタは、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＭＯＳＦＥＴ）であることを特徴とする、請求項９に記載の放熱機能付きパワー制御器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、放熱機能付きパワー制御器に係り、特に、放熱機能を有するパワー制御器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パワー素子は、種類が雑多であり、殆ど全ての電子製造業に用いられており、その応用範囲は既に伝統的な工業制御と４Ｃ産業から、新エネルギー、鉄道輸送やスマートグリッドなどの新たな分野まで拡大しており、民生、交通や工業とは関係なしに、いずれの電力応用などとも密接に関連している。
【０００３】
次に、電気回路板上に応用されるパワー素子については、パワー素子の使用個数の増加につれて電気回路の設計複雑度が増加することから、作動時に発生する熱エネルギーが蓄積される問題を相対的に深刻化させ、内部電気回路の作業動作温度が高すぎると、電子素子への損傷を与えやすくなるので、機能作動に深刻な影響を及ぼし、あるいは、製品効能が大幅に低下するおそれがある。
現在、パワー素子の特性に対して改良を行うほか、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）や金剛石などのような新型広バンドギャップ（Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ  Ｇａｐ）の材料で開発されたパワー素子は、これらの材料が耐高圧、耐高温及び高操作性などの特性を有することを利用して熱管理の問題を解決することができる。とりわけ、ＳｉＣとＧａＮは、比較的に高い電子易動度を有するので、より早い切り替えを実現することが可能になり、接合部位に蓄積されている電荷は通常より速やかに解放されるから、熱量の生成をより少なくする効果が達成される。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
ただ、大量のパワー素子の同時作動時に発生する熱に対しては、依然として電気回路板上に大量に蓄積された熱エネルギーを有効に解消することができず、内部電気回路を焼損したり寿命を短縮したりするだけでなく、甚だしくは製品の機能を無効にさせてしまうのが実情である。
【０００５】
本考案の主要な目的は、大面積の放熱基板を利用してパワー素子の作動時に発生する蓄積熱エネルギーを速やかにかつ有効に導出放散させる放熱機能付きパワー制御器を提供することにある。
本考案の副次的な目的は、全体構造が簡略化され、組み立てが簡単に行え、かつ製作コストが低減され、市場での競争優位性を極めて向上させる放熱機能付きパワー制御器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本考案の放熱機能付きパワー制御器は、制御基板と、複数のパワー素子と、少なくとも１つの放熱基板とを備える。これらのパワー素子は、制御基板上に間隔を隔てて設置され、かつこれらのパワー素子は、制御基板と電気的に接続されており、放熱基板の面積は制御基板の面積よりも大きく、放熱基板を制御基板上に被覆することができ、かつこれらのパワー素子は、制御基板と放熱基板との間に位置しており、放熱基板を介してこれらのパワー素子の作動時に発生する熱エネルギーの放熱を行うことができる。
【考案の効果】
【０００７】
本考案は、大面積の放熱基板を利用してパワー素子の作動時に発生する蓄積熱エネルギーを速やかにかつ有効に導出放散させ、かつ放熱基板は、厚さをより軽薄化に設計することができると共に、良好な放熱特性を持つ材質に合わせて適宜選定することができ、組み立てが簡単に行え、かつコストが低減されるのみならず、各種のパワー型の制御基板上に広汎に応用され、競争優位性を持つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本考案の第１実施形態の構造模式図である。
【図２】図１の構造分解図である。
【図３】本考案の第２実施形態の構造模式図である。
【図４】図３の構造分解図である。
【図５】図３の構造断面図である。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
本考案の目的、技術内容、特徴及び達成される効果について、より容易に理解できるように、以下、具体的な実施形態を挙げて詳細に説明する。
考案者は、現有のパワー素子において、作動時に熱が蓄積しやすいことにより生じる電気回路への損傷、効能の低下または製品の故障などの問題を解決するために、長年にわたる研究と開発を経て、現有の放熱効果が劣るものの代わりに、大面積の放熱基板を利用してパワー素子に直接接触させることで、応用の優越性が得られ、これにより現有製品の病弊を改善し、本考案は、如何にして放熱機能付きパワー制御器を用いて最も効率的な機能訴求を図るかを後続の段落で詳細に紹介する。
〔第１実施形態〕
【００１０】
図１と図２を同時に参照して、図１は、本考案の第１実施形態の構造模式図であり、図２は、図１の構造分解図である。
放熱機能付きパワー制御器は、制御基板１０と、複数のパワー素子１２と、少なくとも１つの放熱基板１４とを備える。制御基板１０は制御電気回路板であり、これらのパワー素子１２は、制御基板１０上に間隔を隔てて設置され、これらのパワー素子１２は、制御基板１０の電気回路設計に従って対応配置され、かつこれらのパワー素子１２は、制御基板１０と電気的に接続されている。その内、これらのパワー素子１２は、表面実装技術（Ｓｕｒｆａｃｅ−ｍｏｕｎｔ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳＭＴ）を利用して制御基板１０と電気的に接続されていてもよいし、あるいは、これらのパワー素子１２は、スルーホール挿入実装技術（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｈｏｌｅ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴＨＴ）を利用してリードを制御基板１０の取付孔（図中未表示）中に挿入すると共に、リードを取付孔中に半田付けして固定されることにより、これらのパワー素子１２と制御基板１０とを電気的に接続させる。
【００１１】
その内、これらのパワー素子１２は、電流制御素子に属するバイポーラジャンクショントランジスタ（ｂｉｐｏｌａｒ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＢＪＴ）であってもよいし、あるいは、これらのパワー素子１２は、電圧制御素子に属する金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＭＯＳＦＥＴ）や絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＩＧＢＴ）であってもよい。ＭＯＳＦＥＴは、アナログ電気回路とデジタル電気回路とに広汎に使用されており、かつＢＪＴに比べ、温度上昇の影響を受ける程度もそれほど深刻ではなく、コストもＩＧＢＴのコストに比べ低い。これゆえ、第１実施形態において使用されるこれらのパワー素子１２については、ＭＯＳＦＥＴを例として説明する。勿論、本考案は、これらのパワー素子１２の使用種類に制限されるものではない。
【００１２】
続いて、放熱基板１４を制御基板１０上に被覆し、放熱基板１４は、アルミニウム基板、アルミニウム合金基板、銅基板またはセラミック基板などのように放熱効果のよい基板材質からなる。その内、これらのパワー素子１２は、制御基板１０と放熱基板１４との間に位置しており、放熱基板１４を介してこれらのパワー素子１２の作動時に発生する熱エネルギーの放熱を行うことができる。放熱効果を向上するためには、放熱基板１４の面積は、制御基板１０の面積よりも大きく設計され、放熱基板１４の全面を制御基板１０上に被覆することができ、放熱基板１４はこれらのパワー素子１２の表面に接触することができ、これらのパワー素子１２の作動時に発生する高い熱エネルギーは、これらのパワー素子１２の表面から直接放熱基板１４によって吸収されて外部へ散逸されるだけでなく、これらのパワー素子１２の間の熱エネルギーも放熱基板１４を介して放熱される。
【００１３】
その内、制御基板１０は、タイプが多数存在しており、より好ましくはブラシレスモータまたはブラシ付きモータに応用される制御基板１０である。制御基板１０の中心位置にさらに開孔１０２が設けられ、これらのパワー素子１２は、開孔１０２の周辺を間隔を隔てて囲続するように設置される。放熱基板１４は、制御基板１０の設計に合わせて相応に中空状またはＣ字状に開放された状態の基板であり、放熱基板１４は、複数の孔部１４２をさらに含むことで、放熱基板１４全体をより軽薄化させ、かつ製作コストが低減され、しかもこれらの孔部１４２は、製品所要の機能応用のために作用することができる。
〔第２実施形態〕
【００１４】
図３、図４と図５を同時に参照して、図３は、本考案の第２実施形態の構造模式図であり、図４は、図３の構造分解図であり、図５は、図３の構造断面図である。
第２実施形態については、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、かつ同一の部分の重複する説明を省略する。第２実施形態において、必要に応じて放熱基板１４の個数を増設してもよく、放熱基板１４の個数が２個である場合は、それぞれが制御基板１０の対向両側面に設置され、詳しく言えば、つまり放熱基板１４´は、制御基板１０の下方に設置されれば、制御基板１０上の電気回路配線と素子の溶接ドットとに接触することができる。一方、別個の放熱基板１４は、制御基板１０の上方に被覆されており、かつこれらのパワー素子１２は、制御基板１０と放熱基板１４との間に位置している。制御基板１０の対向側面のいずれにも放熱基板１４，１４´を設置することにより、制御基板１０の複雑な電気回路設計及びこれらのパワー素子１２の作動時に発生する熱エネルギーに対応できると共に、良好な導熱効果及び熱エネルギーの伝導経路を制御する効果を発揮することができる。
【００１５】
以上を総合すると、本考案は、大面積の放熱基板を利用してパワー素子の作動時に発生する蓄積熱エネルギーを速やかにかつ有効に導出放散させ、かつ放熱基板は、厚さをより軽薄化に設計することができると共に、良好な放熱特性を持つ材質に合わせて適宜選定することができ、組み立てが簡単に行え、かつコストが低減されるのみならず、各種のパワー型の制御基板上に広汎に応用され、競争優位性を持つことができる。
【符号の説明】
【００１６】
１０            制御基板
１０２          開孔
１２            パワー素子
１４，１４´    放熱基板
１４２          孔部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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